1. ELEKTRİK ENERJİSİ ve ÖZELLİKLERİ Günümüz elektrik enerjisi çağıdır. Kullanılan enerjinin büyük bir bölümü elektrik enerjisidir. Evlerde ve iş yerlerinde elektrik enerjisi ışık enerjisine çevirerek, aydınlatma amacıyla kullanılmaktadır. Yine elektrik enerjisini ısı enerjisine kolayca çevirebilen, elektrik ocakları ve sobaları, kullanılmasının basit ve temizliği nedeniyle vazgeçilmez durama gelmiştir. Ülkemizin çoğu bölgesinde buna ilaveten kullanılması kolay ve elektrik ocaklarına oranla elektrik tüketimi daha az olan elektrik enerjisinden beslenen klimalar son yıllarda yerlerini almıştır. En ileri düzeydeki haberleşme cihazlarının çalıştırılmasında elektrik enerjisinden yararlanılır. Radyo, televizyon, telefon, hesap makineleri ve bilgisayar gibi birçok cihaz, elektrik enerjisinden başka bir enerji çeşidi ile çalışmazlar. Yine evlerde kullanılan süpürge, çamaşır, bulaşık makinesi ve diğer birçok küçük cihazlarda mekanik enerjinin elde edilmesinde, elektrik motorlarının kullanılması kaçınılmazdır. Elektrik motorlarının diğer motorlara göre daha küçük boyutta yapılabilmesi çalıştırılıp durdurulmasının basit bir anahtarla mümkün olması, özel bir bakım gerektirmemesi ve sessiz çalışmaları, ev cihazlarında elektrik enerjisinin kullanılmasının en önemli nedenlerindendir. Elektriğin sanayide kullanılma yerleri de sayılmayacak kadar fazladır. Elektrik makinelerinin verimlerin yüksek olması, yani kaybın minimum olması, kumandalarının kolaylığı ve yapılarının basit olması, diğer enerji makinelerinin yanında öne öne geçmelerine neden olmuştur. Elektrik enerjisinin ısı etkisinin diğer bir uygulama alanı da endüksiyon fırınlarıdır. Bu fırınlarda ısı enerjisi, ısıtılacak olan maddenin her yerinde aynı ölçüde meydana getirildiğinden, her yeri aynı anda pişer veya ergir. Örneğin bir endüksiyon fırınında pişen ekmeğin, her tarafı aynı anda ısınıp pişeceğinden kabuk oluşmaz. Bunlara evlerde kullanılan mikrodalga fırınları da örnek gösterilebilir. Kullanılacağı yere kadar en az kayıp ile götürülebilen en uygun enerji, elektrik enerjisidir, aynı zamanda diğer enerji çeşitlerine en kolay çevrilebilen enerjidir. Elektrik santrallerinde üretilen elektrik enerjisi, binlerce kilometre uzaklıktaki yerleşme merkezlerine, iletim hatları ile kolayca iletilebilir. Kullanma amacına uygun olarak mekanik, ısı veya ışık ve kimyasal enerjilere kolaylıkla çevrilir. Elektrik enerjisi, akülerde kimyasal enerjiye dönüştürülerek depo etme olanağı bulunduğu gibi, küçük ve kısa süreli de olsa, elektik enerjisi kondansatörlerde de doğrudan depo edilebilir. 1.1 Elektrik Enerjisinde Temel Kavramlar Bilinen 109 tür element; metal, ametal ve yarı metaller olarak sınıflandırılır. Metaller elektriği İletirken, ametaller ise elektriği iletmezler. Yarı metaller ise metaller ile ametaller arasında bir yer alırlar. Bir elementin bu tür sınıflandırılmasında etken olan serbest elektronlarının sayısıdır. Dolayısıyla serbest elektronları fazla olanlar metallerdir. Başka bir yaklaşımla maddenin atomlarının son yörüngelerindeki elektron sayıları maddenin iletken, yalıtkan ve yarı iletken olmasına etkendir. Atomlarının son yörüngelerinde dörtten az elektronu bulunanlar iletken, dörtten fazla elektronu bulunanlar yalıtkan ve dört elektronu bulunanlar yarı iletkenler sınıfına girmektedir. İyi bir iletken madde ile iyi bir yalıtkan madde arasındaki fark, bir sıvı ile bir katı arasındaki fark kadar büyüktür. Her iki madde özellikle, maddenin atom yapısı ile ilişkilendirilir.
24
Embed
1. ELEKTRİK ENERJİSİ ve ÖZELLİKLERİ çağıdır. ılan enerjinin ...elektrik.kocaeli.edu.tr/upload/duyurular/301019105456bbc...elektrik akımının kesintisiz olarak geçtiği
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1. ELEKTRİK ENERJİSİ ve ÖZELLİKLERİ
Günümüz elektrik enerjisi çağıdır. Kullanılan enerjinin büyük bir bölümü elektrik enerjisidir.
Evlerde ve iş yerlerinde elektrik enerjisi ışık enerjisine çevirerek, aydınlatma amacıyla
kullanılmaktadır. Yine elektrik enerjisini ısı enerjisine kolayca çevirebilen, elektrik ocakları ve
sobaları, kullanılmasının basit ve temizliği nedeniyle vazgeçilmez durama gelmiştir. Ülkemizin
çoğu bölgesinde buna ilaveten kullanılması kolay ve elektrik ocaklarına oranla elektrik tüketimi
daha az olan elektrik enerjisinden beslenen klimalar son yıllarda yerlerini almıştır.
En ileri düzeydeki haberleşme cihazlarının çalıştırılmasında elektrik enerjisinden yararlanılır.
Radyo, televizyon, telefon, hesap makineleri ve bilgisayar gibi birçok cihaz, elektrik
enerjisinden başka bir enerji çeşidi ile çalışmazlar. Yine evlerde kullanılan süpürge, çamaşır,
bulaşık makinesi ve diğer birçok küçük cihazlarda mekanik enerjinin elde edilmesinde, elektrik
motorlarının kullanılması kaçınılmazdır. Elektrik motorlarının diğer motorlara göre daha küçük
boyutta yapılabilmesi çalıştırılıp durdurulmasının basit bir anahtarla mümkün olması, özel bir
bakım gerektirmemesi ve sessiz çalışmaları, ev cihazlarında elektrik enerjisinin kullanılmasının
en önemli nedenlerindendir.
Elektriğin sanayide kullanılma yerleri de sayılmayacak kadar fazladır. Elektrik makinelerinin
verimlerin yüksek olması, yani kaybın minimum olması, kumandalarının kolaylığı ve
yapılarının basit olması, diğer enerji makinelerinin yanında öne öne geçmelerine neden
olmuştur. Elektrik enerjisinin ısı etkisinin diğer bir uygulama alanı da endüksiyon fırınlarıdır.
Bu fırınlarda ısı enerjisi, ısıtılacak olan maddenin her yerinde aynı ölçüde meydana
getirildiğinden, her yeri aynı anda pişer veya ergir. Örneğin bir endüksiyon fırınında pişen
ekmeğin, her tarafı aynı anda ısınıp pişeceğinden kabuk oluşmaz. Bunlara evlerde kullanılan
mikrodalga fırınları da örnek gösterilebilir.
Kullanılacağı yere kadar en az kayıp ile götürülebilen en uygun enerji, elektrik enerjisidir, aynı
zamanda diğer enerji çeşitlerine en kolay çevrilebilen enerjidir. Elektrik santrallerinde üretilen
elektrik enerjisi, binlerce kilometre uzaklıktaki yerleşme merkezlerine, iletim hatları ile kolayca
iletilebilir. Kullanma amacına uygun olarak mekanik, ısı veya ışık ve kimyasal enerjilere
kolaylıkla çevrilir.
Elektrik enerjisi, akülerde kimyasal enerjiye dönüştürülerek depo etme olanağı bulunduğu gibi,
küçük ve kısa süreli de olsa, elektik enerjisi kondansatörlerde de doğrudan depo edilebilir.
1.1 Elektrik Enerjisinde Temel Kavramlar
Bilinen 109 tür element; metal, ametal ve yarı metaller olarak sınıflandırılır. Metaller elektriği
İletirken, ametaller ise elektriği iletmezler. Yarı metaller ise metaller ile ametaller arasında bir
yer alırlar. Bir elementin bu tür sınıflandırılmasında etken olan serbest elektronlarının sayısıdır.
Dolayısıyla serbest elektronları fazla olanlar metallerdir.
Başka bir yaklaşımla maddenin atomlarının son yörüngelerindeki elektron sayıları maddenin
iletken, yalıtkan ve yarı iletken olmasına etkendir. Atomlarının son yörüngelerinde dörtten az
elektronu bulunanlar iletken, dörtten fazla elektronu bulunanlar yalıtkan ve dört elektronu
bulunanlar yarı iletkenler sınıfına girmektedir.
İyi bir iletken madde ile iyi bir yalıtkan madde arasındaki fark, bir sıvı ile bir katı arasındaki
fark kadar büyüktür. Her iki madde özellikle, maddenin atom yapısı ile ilişkilendirilir.
Akışkanlığı katılar ile sıvılar arasında bulunan maddeler olduğu gibi, elektrikte de iletken ve
yalıtkan olan maddelerde vardır. Böyle maddelere “yarı iletken” denir. Bu maddelerin
bulunması ve kullanılmaya başlamasıyla bugün elektroniğin hızlı gelişimini sağlamıştır. Bu
maddeler germanyum, silisyum ve karbon gibi.
1.1.1. Akım
Bir iletken içinde ve üzerinde elektrik taneciklerinin hareket etmesine elektrik akımı denir.
Taşıdıkları elektrik yükleri miktarı 1.60 x 10-19 C olan elektronların 6,242.1018 (624 milyar)
tanesinin bir iletkenden bir saniyede geçmeleri, elektrik akım şiddeti olan 1 Amper’e
(Coulomb/s) eşittir ve bu eşitliği bulan Fransız matematikçi / fizikçi Andre Marie Ampere’den
dolayı Amper olarak adlandırılmıştır. Elektrik akımının yönü kaynağın pozitif kutbundan
negatif kutbuna doğrudur.
I = Q / t
Örnek: Bir iletkenden 1,5 saniyede 6 C’luk elektrik yükü geçmektedir. Bu iletkenden geçen
akım kaç Amper’dir? I = Q / t =6/1,5=4 A
1.1.2. Gerilim
İki farklı elektrik yükü ile yüklenmiş, iyonlaşmış atomların bulunduğu bir sistemde yüklerin
arasında sahip oldukları potansiyel enerjilerinden dolayı bir potansiyel fark oluşur. Bu fark
gerilim olarak tanımlanır. Pozitif ve negatif elektrik yüklerini ayırarak birer kutupta toplayan
aygıtlar üreteç, veya gerilim kaynaklarıdır. 1 Coulomb’luk bir yükün potansiyel enerjisi 1 Joule
ise potansiyeli 1 Volt (Jolue/Coulomb veya Newton.metre(Nm)/Coulomb)’dur. Gerilim
denklemlerinde ve projelerde (V) harfi ile temsil edilir. Elektrik potansiyeli birimi, 1745-1827
yılları arasında yaşayan İtalyan fizikçi olan Alessandro Volta’nın adını almıştır.
1.1.3.Devre Elemanları
Direnç
Direnç, elektrik akımına gösterilen zorluk olarak tanımlanır. Bir iletkenin elektrik akımına
gösterdiği zorluk (yani o iletkenin direnci), iletkende hareket eden elektronlarla, o iletken
içindeki atom ve diğer parçacıklar arasındaki sürtünmelerden meydana gelir. Bu konuda, bir
borudan akan suyun karşılaştığı zorluğu örnek olarak gösterebiliriz. Boru dar ve iç yüzeyi fazla
girintili çıkıntılı ise suyun akışına karşı belli bir zorluk ortaya çıkaracaktır. Aynı şekilde
borunun uzunluğu arttıkça, içinden geçen suya gösterdiği direnç artacaktır.
Bir iletkenin direnci de, o iletkenin boyuna, çapına cinsine göre değişir. Örneğin bir iletkenin
uzunluğu ile direnci doğru orantılıdır. İletkenin uzunluğu arttıkça direnç de artar. Buna karşılık
iletkenin kesiti ile direnç ters orantılıdır. Buna göre iletkenin kesiti arttıkça direnç azalır, kesiti
azaldıkça direnç artar. Bunlardan başka, direnç, iletkenin cinsine göre de değişir. Örneğin aynı
uzunlukta ve aynı kesitte bakır ile alüminyum iletkenin dirençleri birbirinden farklıdır. Burada
öz direnç kavramı karşımıza çıkar. Özdirenç, 1 metre uzunluğunda ve 1 mm2 kesitindeki bir
iletkenin direncidir ve bütün iletkenin özdirençleri birbirinden farklıdır. Özdirenç ρ sembolü